基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建廢舊鉛酸電池回收體系

胡 彪，李 翠，周 祎

（天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津 300384）

鉛酸電池廣泛應(yīng)用在新能源汽車、電動(dòng)自行車和其他儲能領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年，我國電動(dòng)自行車社會保有量近3億輛[1]，新能源汽車保有量達(dá)784萬輛[2]，列入《危險(xiǎn)廢物名錄》的廢舊鉛酸電池?cái)?shù)量不斷增加[3]，相關(guān)環(huán)境問題受到人們的高度關(guān)注。目前，國內(nèi)缺乏健全的廢舊鉛酸電池回收管理體系，回收各環(huán)節(jié)存在著一些問題。再生鉛處理企業(yè)地區(qū)分布不均，廢舊鉛酸電池的產(chǎn)生源分散、產(chǎn)生量不固定，導(dǎo)致各地收集量與再生鉛產(chǎn)能不協(xié)調(diào)、跨區(qū)域收集轉(zhuǎn)移困難[4]。此外，正規(guī)回收處理廢舊鉛酸電池的企業(yè)還存在原材料短缺的問題[5]。

為解決各環(huán)節(jié)存在的問題，我國出臺了一系列政策、文件。2017年，國務(wù)院頒布的《生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案》（國辦發(fā)〔2016〕99號）[6]和2020年實(shí)施的新版《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》[7]，明確指出鉛酸電池生產(chǎn)企業(yè)要對產(chǎn)品整個(gè)生命周期負(fù)責(zé)，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)鉛酸電池廢棄后回收、處置和再利用的過程。2019年，生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合交通運(yùn)輸部發(fā)布的《鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)集中收集和跨區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)制度試點(diǎn)工作方案》[8]，為有序回收轉(zhuǎn)運(yùn)廢舊鉛酸電池提供了行動(dòng)指南。2019年，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《廢鉛蓄電池污染防治行動(dòng)方案》[9]及發(fā)改委發(fā)布的《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》[10]征求意見稿，強(qiáng)調(diào)采用溯源方法落實(shí)回收責(zé)任，提出要建立鉛酸電池全生命周期追溯系統(tǒng)，對鉛酸電池進(jìn)行統(tǒng)一編碼，信息統(tǒng)一管理，確保廢舊鉛酸電池來源的合法性。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式賬本技術(shù)，依靠加密鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、分布式節(jié)點(diǎn)共識協(xié)議、智能合約等邏輯控制功能演變?yōu)橥暾拇鎯ο到y(tǒng)[11]，目前應(yīng)用在社會生活的各種場景，如金融、醫(yī)藥和農(nóng)產(chǎn)品[12]等。區(qū)塊鏈技術(shù)具備去中心化和過程可信兩大特性，可記錄交易信息，并在節(jié)點(diǎn)之間同步和共享數(shù)據(jù)[13];共識機(jī)制和非對稱加密技術(shù)可防止數(shù)據(jù)篡改、信息泄露，在多個(gè)利益主體參與的場景下，以低成本的方式構(gòu)建信任基礎(chǔ)。將區(qū)塊鏈與物流供應(yīng)鏈結(jié)合，物流信息能在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中準(zhǔn)確、高效傳遞，對商品的生產(chǎn)和運(yùn)送全程追溯，實(shí)現(xiàn)對供應(yīng)鏈管理的規(guī)范化、智能化和效率化。

本文作者基于區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)共享、精確追溯產(chǎn)品各節(jié)點(diǎn)信息的廢舊鉛酸電池回收體系，形成生產(chǎn)商、銷售商、消費(fèi)者、回收商和再生利用企業(yè)之間的良性循環(huán)，以期為我國完善鉛酸電池行業(yè)回收體系提供參考。

1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建回收體系的可行性

1.1 精確追溯鉛酸電池流向

鉛酸電池體積小、種類多、使用源分散，難以統(tǒng)籌記錄。利用區(qū)塊鏈的產(chǎn)品追溯功能，結(jié)合全球定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識別（RFID）和二維碼等技術(shù)，能精準(zhǔn)記錄鉛酸電池從生產(chǎn)商到消費(fèi)者的整條供應(yīng)鏈的動(dòng)向。記錄電池生產(chǎn)加工、物流運(yùn)輸、倉儲等相關(guān)信息，結(jié)合鉛酸電池流向信息，可幫助企業(yè)精準(zhǔn)回收售后報(bào)廢的鉛酸電池。相關(guān)監(jiān)管部門可通過區(qū)塊鏈提供的信息監(jiān)管平臺，實(shí)時(shí)監(jiān)控電池正向和逆向物流信息，加強(qiáng)對鏈上企業(yè)的監(jiān)管。

1.2 嚴(yán)格規(guī)范各主體行為

廢舊鉛酸電池會對環(huán)境造成威脅，除自身因素外，主要是因?yàn)榛厥者^程中，各層級的主體未能規(guī)范地處置廢舊電池。利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建回收體系，可將鉛酸電池正向物流和逆向回收時(shí)涉及的相關(guān)主體身份信息登錄上鏈，審查注冊企業(yè)的生產(chǎn)、回收、處理資格，記錄電池售后情況，以規(guī)范廢舊鉛酸電池收集處理者的回收處置行為。

1.3 降低二次回收成本

區(qū)塊鏈信息共享的特性，可促進(jìn)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)流的流暢、完整，提高回收供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率，降低運(yùn)營成本。區(qū)塊鏈不可篡改并完整記錄產(chǎn)品價(jià)值轉(zhuǎn)運(yùn)的特性，鉛酸電池在流通過程中的記錄具有唯一性、精確性，為進(jìn)行“點(diǎn)對點(diǎn)、銷一收一”回收提供基礎(chǔ)，在對電池收集過程進(jìn)行控制監(jiān)督的同時(shí)，降低企業(yè)二次回收的成本。

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建回收體系

2.1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收框架

區(qū)塊鏈系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層構(gòu)成。以該底層架構(gòu)為基礎(chǔ)，并結(jié)合逆向物流系統(tǒng)運(yùn)作規(guī)則，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收框架，如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收框架Fig.1 Framework of spent lead-acid battery recycling system based on blockchain technology

數(shù)據(jù)收集層:采用GPS、RFID和二維碼等技術(shù)，采集鉛酸電池相關(guān)信息。

數(shù)據(jù)處理層:基于Merkle樹，通過區(qū)塊的方式和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲;并采用時(shí)間戳的記錄方式和哈希函數(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

網(wǎng)絡(luò)層:采用P2P網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的信息交流;利用傳播機(jī)制和驗(yàn)證機(jī)制，判定新產(chǎn)生區(qū)塊加入主鏈的資格。實(shí)現(xiàn)信息自我傳遞與管理，達(dá)到去中心化的目的。

服務(wù)層:采用共識機(jī)制，確保各節(jié)點(diǎn)主體目標(biāo)兼容，實(shí)現(xiàn)共同維護(hù)系統(tǒng)的目的;利用智能合約規(guī)定雙方交易的方式、權(quán)利和義務(wù)等，提高業(yè)務(wù)往來效率，解決雙方不信任的問題。

接口層:保證供應(yīng)鏈上各個(gè)主體與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互[14]。

應(yīng)用層:為鏈上的相關(guān)企業(yè)、消費(fèi)者和監(jiān)管部門提供鉛酸電池信息的查詢?nèi)肟?，便于精?zhǔn)查詢電池流向信息。

2.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收體系構(gòu)建

為擴(kuò)大回流比例，遏制廢舊鉛酸電池流入非法渠道，需規(guī)范危險(xiǎn)廢物管理制度，并落實(shí)相關(guān)主體責(zé)任。在回收框架的基礎(chǔ)上，整合鉛酸電池追溯體系的運(yùn)作流程，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收體系，電池從生產(chǎn)到回收形成一個(gè)有序的閉環(huán)供應(yīng)鏈，如圖2所示。

圖2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收體系運(yùn)作流程Fig.2 Operation flow of spent lead-acid battery recycling system based on blockchain technology

閉環(huán)供應(yīng)鏈的運(yùn)作分為4個(gè)階段:生產(chǎn)、配送、銷售和回收（包括網(wǎng)點(diǎn)回收、集中收集點(diǎn)）。在生產(chǎn)階段，主要采集原材料提供企業(yè)及電池生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)信息，并上鏈備案，以強(qiáng)化生產(chǎn)者責(zé)任，加強(qiáng)源頭監(jiān)管;在配送階段，通過統(tǒng)計(jì)電池來源和規(guī)格參數(shù)，采用物聯(lián)網(wǎng)、RFID等物流技術(shù)監(jiān)控電池的運(yùn)輸狀態(tài)及流向信息，并上鏈備案;在銷售階段，由經(jīng)銷商詳細(xì)記錄電池來源、流向、交易等信息，并上鏈備案;在回收階段，記錄報(bào)廢電池的來源、回收材料的流向、交易記錄等信息，并上鏈備案。除此之外，物流活動(dòng)貫穿閉環(huán)供應(yīng)鏈的全過程，應(yīng)將各階段的物流信息（如出入庫信息、運(yùn)輸信息等）上鏈備案，以便后續(xù)查詢與監(jiān)管。

2.3 實(shí)現(xiàn)路徑

基于區(qū)塊鏈技術(shù)所構(gòu)建的廢舊鉛酸電池回收體系，在需要設(shè)備、技術(shù)與資金支持的同時(shí)，還要有關(guān)部門牽頭，生產(chǎn)商、經(jīng)銷商、消費(fèi)者等各方主體共同參與，才能發(fā)揮作用，解決廢舊鉛酸電池回收困難、非法外流等問題。具體路徑可從以下幾個(gè)方面展開。

①政府層面。首先，國家有關(guān)部門應(yīng)完善相關(guān)的法律法規(guī)，建立健全管理與獎(jiǎng)勵(lì)政策體系，落實(shí)回收責(zé)任制，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[15];其次，制定鉛酸電池生產(chǎn)、回收及再生處理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將生產(chǎn)技術(shù)、回收處理技術(shù)、運(yùn)輸/倉儲條件等相關(guān)要求納入法律法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)中，提高企業(yè)準(zhǔn)入門檻，保證鉛酸電池閉環(huán)供應(yīng)鏈的綠色運(yùn)行;最后，牽頭開展區(qū)塊鏈與供應(yīng)鏈的融合，建立政府監(jiān)管、責(zé)任落實(shí)的閉環(huán)回收體系。

②社會層面。企業(yè)要遵守國家的法律法規(guī)，在規(guī)范回收行為的同時(shí)，升級廢舊鉛酸電池回收技術(shù)，提高金屬回收和利用率，加大暫存點(diǎn)和收集站的建設(shè)，擴(kuò)展正規(guī)回收渠道覆蓋面;不斷深耕區(qū)塊鏈技術(shù)在回收體系中的應(yīng)用，利用技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)化供應(yīng)鏈上下游運(yùn)作流程，消除信息壁壘，保障各環(huán)節(jié)信息傳遞的準(zhǔn)確性和可靠性。

③消費(fèi)者層面。消費(fèi)者應(yīng)提高環(huán)境保護(hù)意識，認(rèn)識到隨意拋棄和處置廢舊鉛酸電池的危害性;購買鉛酸電池時(shí)，應(yīng)積極配合零售商，登記電池流向信息，在回收廢舊電池的同時(shí)，為取締非法渠道貢獻(xiàn)一份力量;主動(dòng)登記廢舊鉛酸電池信息，還有利于解決回收企業(yè)與消費(fèi)者之間信息不對稱的問題，提高精準(zhǔn)回收效率。

3 結(jié)論

區(qū)塊鏈技術(shù)信息共享、產(chǎn)品信息可追溯、數(shù)據(jù)安全透明的特性，在回收廢舊鉛酸電池方面具有一定的應(yīng)用前景。結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)與逆向供應(yīng)鏈，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的廢舊鉛酸電池回收體系，國家有關(guān)部門能加強(qiáng)對廢舊鉛酸電池回收處理的監(jiān)管力度，規(guī)避企業(yè)非法回收處理導(dǎo)致環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn);提高回收企業(yè)的市場號召力，降低回收成本，幫助提升廢舊鉛酸電池的回收效率和再利用率;聯(lián)結(jié)社會各界，共同打擊抵制非法回收渠道，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。